FR3045845A1 - Dispositif de retro-eclairage d'un dispositif d'affichage tete haute et procede de mise en oeuvre - Google Patents

Abstract

Dispositif de rétro-éclairage (400) pour éclairer une unité d'affichage (402) d'un dispositif d'affichage tête haute (100), dispositif de rétro-éclairage (400) comportant une source lumineuse (404) émettant un faisceau lumineux (406), et un diaphragme (408) entre la source lumineuse (404) et l'unité d'affichage (402), avec une ouverture (410) pour générer un faisceau conique (412) ayant une certaine largeur avec le faisceau lumineux (406). Le diaphragme (408) et/ou son ouverture (410) sont mobiles dans au moins une direction pour modifier l'angle d'incidence du faisceau conique (412) sur l'unité d'affichage (402).

Description

Domaine de l’invention

La présente invention se rapporte à un dispositif de rétroéclairage pour éclairer en rétro-éclairage une unité d’affichage d’un dispositif tête haute comportant une source lumineuse émettant un faisceau lumineux et au moins un diaphragme entre la source lumineuse et l’unité d’affichage avec une ouverture de diaphragme pour générer un faisceau conique ayant une certaine largeur.

Etat de la technique

Les véhicules actuels sont souvent équipés d’un dispositif d’affichage tête haute pour incruster des informations dans le champ de vision du conducteur.

Exposé et avantages de l’invention

Dans ce contexte, la présente invention a pour objet un dispositif de rétro-éclairage pour éclairer en rétro-éclairage une unité d’affichage d’un dispositif d’affichage tête haute, ce dispositif de rétroéclairage étant caractérisé en ce qu’il comporte au moins une source lumineuse pour émettre un faisceau lumineux et au moins un diaphragme entre la source lumineuse et l’unité d’affichage, avec au moins une ouverture de diaphragme pour générer un faisceau conique ayant une certaine largeur en utilisant le faisceau lumineux, le diaphragme et/ou l’ouverture de diaphragme étant mobile dans au moins une direction pour modifier l’angle d’incidence du faisceau conique sur l’unité d’affichage. L’invention a pour objet non seulement un dispositif de rétro-éclairage, mais également un procédé de mise en œuvre d’un tel dispositif de rétro-éclairage pour une unité d’affichage ainsi qu’un appareil de commande appliquant ce procédé. L’unité d’affichage est, par exemple, une unité d’affichage à cristaux liquides ou un affichage MEMS. Un dispositif d’affichage tête haute est un dispositif d’affichage permettant d’incruster des informations dans le champ de vision du conducteur du véhicule. La source lumineuse est, par exemple une diode laser ou une installation avec plusieurs telles diodes. Le diaphragme est un élément opaque, par exemple en forme de plaque. Selon la réalisation, le diaphragme est, soit fixe, et dans ce cas l’ouverture du diaphragme est mobile à l’intérieur du diaphragme ou encore le diaphragme peut, en plus ou en variante, être déplacé dans sa totalité.

Par exemple, la largeur du faisceau conique dépend de la largeur de la fenêtre de vision ou fenêtre oculaire dans laquelle le conducteur peut percevoir l’image de l’unité d’affichage.

La solution de l’invention repose sur l’idée que l’utilisation d’un diaphragme avec une ouverture de diaphragme mobile permet de modifier l’angle d’incidence du faisceau conique arrivant sur l’unité d’affichage de l’afficheur tête haute. En modifiant l’angle d’incidence, on peut, par exemple, modifier la position de la boîte oculaire du dispositif d’affichage tête haute pour asservir la boîte oculaire à la position des yeux de l’observateur du dispositif d’affichage tête haute.

Le dispositif de rétro-éclairage permet de réaliser, par exemple, un affichage tête haute auto-stéréoscopique (appelé en abrégé affichage HUD) avec un asservissement commandé du diaphragme et une optique adaptée à l’unité de générateur d’images. Cette solution a l’avantage d’asservir la boîte oculaire du dispositif d’affichage tête haute par un diaphragme très simple installé dans le rétro-éclairage. Réaliser d’étroites boîtes oculaires pour les deux yeux de l’observateur constitue un défit important dans la conception du dispositif d’affichage tête haute auto-stéréoscopique. Le but est de présenter une image ayant une homogénéité, et une luminosité suffisantes, une faible granulation et un contraste suffisant dans les boîtes oculaires. Par exemple, les boîtes oculaires étroites peuvent être générées pour présenter les deux images partielles par un rayonnement étroit correspondant au niveau de l’unité d’affichage d’une unité de générateur d’images dans un angle solide étroit.

Habituellement on asservit les boîtes oculaires au mouvement des yeux de l’observateur, par exemple, en ce qu’on fait tourner l’ensemble de l’unité de générateur d’images et au moins l’unité de projection ou de rétro-éclairage, complet à l’aide d’un moteur. Les systèmes motorisés peuvent générer des temps de latente dans l’asservissement.

La solution proposée est fondée sur un mode de réalisation d’un dispositif de rétro-éclairage particulier pour éclairer par rétroéclairage, l’unité d’affichage qui permet d’obtenir l’angle d’émission, par exemple, en réglant l’ouverture des éléments optiques utilisés dans l’étage d’homogénéisation du dispositif de rétro-éclairage. On évite ainsi la surface de diffraction ou un réseau de microlentilles directement dans l’unité d’affichage tel qu’un module LCD, de même que la granulation des images ou le passage dans une structure de microlentille. L’utilisation d’un diaphragme à l’endroit approprié du dispositif de rétro-éclairage génère une boîte oculaire nette et le système est conçu pour que le coulissement du diaphragme se traduise par le coulissement de la boîte oculaire éclairée. Cette solution a l’avantage que, par un simple déplacement, un petit diaphragme asservit la boîte oculaire à l’œil de l’observateur.

Selon le mode de réalisation, le diaphragme est un diaphragme électronique ou mécanique. L’utilisation d’un tel écran asservi, permet de réduire considérablement le temps de latence et peut l’éliminer presque totalement.

On améliore l’efficacité du système à l’aide des moyens suivants : L’utilisation d’un module LCD (module à cristaux liquides) à rétro-éclairage par des diodes LED évite la formation de tavelures dans l’unité d’affichage.

La réalisation des conditions de rayonnement nécessaires à l’unité d’affichage par une conception appropriée des éléments dans l’étage d’homogénéisation permet de supprimer la surface de diffractions ou un réseau de microlentilles directement derrière l’unité d’affichage. On évite ainsi la granulation de l’image et l’apparition des structures du réseau de microlentilles. L’asservissement se fait, par exemple, à l’aide d’un diaphragme commandé dans le dispositif de rétro-éclairage. Cela permet au système de suivre les mouvements de la tête avec des temps de latence très réduits. L’asservissement avec le diaphragme permet d’asservir l’unité de générateur d’images proprement dite, ce qui réduit l’encombrement.

La faible masse du diaphragme à asservir, a l’avantage que le système est relativement insensible à l’injection de vibrations mécaniques. Par exemple, l’unité d’affichage peut rester fixe pendant l’asservissement à l’aide du diaphragme. On évite de détériorer la qualité de l’image par la rotation de l’unité d’affichage.

Selon un mode de réalisation, on peut en plus commander l’éclairage du réseau de microlentilles comportant l’étage d’homogénéisation. Cela permet d’avoir une efficacité particulièrement poussée pour le système car la lumière est concentrée sur les boîtes oculaires à éclairer.

Suivant un développement avantageux le dispositif de rétro-éclairage est caractérisé en ce qu’il comporte au moins un élément de collimation entre la source lumineuse et le diaphragme pour regrouper le faisceau lumineux et/ou au moins un élément d’extension entre le diaphragment et l’unité d’affichage pour élargir le faisceau conique et/ou au moins un élément de projection entre l’élément d’extension et l’unité d’affichage pour projeter le faisceau conique élargi par l’élément d’extension sur l’unité d’affichage. L’élément de collimation est, par exemple, une lentille de collimation. L’élément d’extension est notamment un réseau de microlentilles. L’élément de projection est par exemple un miroir ou une lentille de projection. Ces caractéristiques garantissent un rétro-éclairage homogène de l’unité d’affichage.

Selon un autre développement, la source lumineuse asservit le faisceau lumineux en déplaçant le diaphragme et en plus ou en variante, l’ouverture de diaphragme. Pour cela, la source lumineuse est, par exemple, montée à rotation dans le dispositif de rétro-éclairage. En variante, la source lumineuse est fixe et le faisceau lumineux est asservi par un élément réfléchissant, mobile, tel qu’un miroir tournant qui asservit le mouvement du diaphragme. On évite ainsi que le rayon lumineux soit coupé par le mouvement du diaphragme.

Le dispositif de rétro-éclairage comporte en outre au moins un actionneur pour déplacer le diaphragme. L’actionneur déplace en plus ou en variante, la source lumineuse par rapport au diaphragme. Le diaphragme et la source lumineuse peuvent, par exemple, être couplés mécaniquement. Cette réalisation permet de bouger de manière précise et rapide le diaphragme ou la source lumineuse.

De façon avantageuse, le diaphragme permet de modifier la taille de son ouverture. Le diaphragme peut en plus ou en variante, modifier la forme de son ouverture. La modification de la forme de l’ouverture du diaphragme peut se faire par la commande mécanique ou électrique du diaphragme. Cette réalisation permet de modifier la forme ou la taille du faisceau conique et ainsi la boîte oculaire générée par le faisceau conique.

Selon un autre développement, le diaphragme comporte au moins une ouverture supplémentaire pour générer un faisceau conique supplémentaire ayant une largeur prédéfinie en utilisant le faisceau lumineux. L’ouverture supplémentaire du diaphragme est mobile dans au moins une direction pour modifier l’angle d’incidence du faisceau conique supplémentaire sur l’unité d’affichage. Cette forme de réalisation permet de générer plusieurs faisceaux coniques avec une seule source lumineuse. Le diaphragme est, par exemple, réalisé pour diriger le faisceau conique dans le chemin du rayon pour le premier segment partiel de l’unité d’affichage pour générer une première demi-image stéréoscopique et le cône supplémentaire dans le chemin du rayon du second segment partiel de l’unité d’affichage pour générer une seconde demi-image stéréoscopique.

Le dispositif de rétro-éclairage a, par exemple, une source lumineuse supplémentaire pour émettre un faisceau lumineux supplémentaire vers l’ouverture de diaphragme supplémentaire, cette ouverture générant le faisceau conique supplémentaire en utilisant le faisceau lumineux supplémentaire.

Il est également avantageux que l’ouverture du diaphragme et l’ouverture supplémentaire soient décalées l’une par rapport à l’autre dans la direction x et/ou y. La direction x est celle de l’axe x s’étendant dans le plan d’extension principal du diaphragme. De manière correspondante, la direction y est celle de l’axe y s’étendant dans le plan d’extension principal et qui est orthogonale à l’axe x. Cette réalisation permet de dévier le faisceau conique et le faisceau conique supplémentaire dans des directions différentes.

En outre, il est avantageux que le diaphragme modifie la distance entre l’ouverture de diaphragme et son ouverture de diaphragme supplémentaire. A titre d’exemple, cette modification de la distance peut se faire par la commande mécanique ou électrique du diaphragme, ce qui permet de modifier la distance entre le faisceau conique et le faisceau conique supplémentaire. L’invention a également pour objet un dispositif d’affichage tête haute comportant une unité d’affichage et un dispositif de rétro-éclairage selon les formes de réalisation décrites ci-dessus.

De façon avantageuse, l’unité d’affichage a un premier segment partiel pour générer une première demi-image stéréoscopique et un second segment partiel pour générer une seconde semi-image stéréoscopique. Le dispositif de rétro-éclairage éclaire par rétro-éclairage le premier segment partiel avec le faisceau conique et le second segment partiel avec le faisceau conique supplémentaire. Cette forme de réalisation permet de générer une image stéréoscopique en utilisant une seule unité d’affichage.

Selon un autre développement, l’unité d’affichage génère une première demi-image stéréoscopique. Le dispositif d’affichage tête haute a une autre unité d’affichage pour générer une seconde demi-image stéréoscopique ainsi qu’un autre dispositif de rétro-éclairage pour éclairer par rétro-éclairage l’autre unité d’affichage. L’autre dispositif de rétro-éclairage comporte au moins une autre source lumineuse pour émettre un autre faisceau lumineux et au moins un autre diaphragme entre l’autre source lumineuse et l’autre unité d’affichage avec au moins une autre ouverture de diaphragme générant un autre faisceau conique de largeur prédéfinie avec l’autre faisceau lumineux. L’autre diaphragme et en plus ou en variante, l’autre ouverture de diaphragme est mobile dans au moins une direction pour modifier l’angle d’incidence de l’autre faisceau conique sur l’autre unité d’affichage. Cette forme de réalisation permet de générer les deux demi-images sur différentes unités d’affichage indépendamment l’une de l’autre.

De façon avantageuse, le dispositif d’affichage tête haute comporte un diviseur de faisceau qui réfléchit la première demi-image stéréoscopique dans le chemin du faisceau du premier œil de l’observateur du dispositif d’affichage tête haute et en plus ou en variante, la seconde demi-image stéréoscopique dans le chemin du faisceau vers le second œil de l’observateur. Cela permet d’améliorer la qualité de représentation des images dans le champ de vision de l’observateur. L’invention a également pour objet un procédé de rétroéclairage d’une unité d’affichage d’un dispositif d’affichage tête haute tel que décrit ci-dessus, le procédé consistant à activer la source lumineuse pour émettre le faisceau lumineux et fournir un signal de commande en fonction de l’activation de la source lumineuse pour déplacer le diaphragme et/ou son ouverture.

Selon un développement, le procédé comprend une étape consistant à enregistrer un signal de capteur. Le signal de capteur représente la position de l’œil de l’observateur du dispositif tête haute, saisie par au moins un capteur. De façon correspondante, dans l’étape de fourniture, on applique le signal de commande en utilisant le signal de capteur pour modifier l’angle d’incidence du faisceau conique en fonction de la position des yeux. Cela permet d’agrandir le champ de vision selon lequel l’observateur perçoit l’image générée par l’unité d’affichage.

Ce procédé peut être implémenté sous la forme d’un programme ou d’un circuit ou sous une forme mixte composée d’un programme et d’un circuit, par exemple, dans un appareil de commande. L’invention a également pour objet un appareil de commande qui comporte des unités pour exécuter les étapes d’une variante du procédé tel que présenté ci-dessus dans des installations appropriées, pour les commander ou appliquer le programme. Cette variante de réalisation de l’invention sous la forme d’un appareil de commande permet de résoudre rapidement et efficacement les problèmes à la base de l’invention. L’appareil de commande a au moins une unité de calcul pour traiter les signaux ou les données et au moins une unité de mémoire pour enregistrer les signaux et les données, au moins une interface avec un capteur ou un actionneur pour enregistrer les signaux de capteurs fournis par les capteurs et pour émettre des signaux de commande à destination d’actionneurs et/ou au moins une interface de communication pour enregistrer ou émettre des données qui sont intégrées dans le protocole de communication. L’unité de calcul est, par exemple, un processeur de signal, un microcontrôleur ou un moyen analogue et l’unité de mémoire est une mémoire flash, une mémoire EPROM ou une mémoire magnétique. L’interface de communication enregistre ou fournit des données par une liaison sans fil et/ou par une liaison filaire ; l’interface de communication peut enregistrer des données ou émettre des données par une liaison par câble, ces données étant, par exemple, enregistrées électriquement ou optiquement à partir d’une ligne appropriée de transmission de données pour passer dans une ligne de transmission de données appropriée. L’appareil de commande est, par exemple, utilisé en liaison avec la commande d’un dispositif d’affichage tête haute, notamment d’un dispositif d’affichage tête haute auto-stéréoscopique utilisé dans un véhicule. L’invention a également pour objet un produit-programme d’ordinateur ou un programme d’ordinateur avec un code-programme enregistré sur un support lisible par une machine ou un support de mémoire telle qu’une mémoire à semi-conducteur, une mémoire à disque dur ou une mémoire optique ; pour appliquer le procédé et commander les étapes du procédé décrit ci-dessus, notamment lorsque le produit-programme ou le programme est exécuté par un ordinateur ou un tel dispositif.

Dessins

La présente invention sera décrite ci-après, de manière plus détaillée à l’aide d’exemples de réalisation de dispositifs d’affichage tête haute selon l’invention représentés dans les dessins annexés dans lesquels les mêmes éléments portent les mêmes références.

Ainsi : la figure 1 est une représentation schématique d’un dispositif d’affichage tête haute correspondant à un exemple de réalisation de l’invention, la figure 2 est un schéma du fonctionnement du principe d’un dispositif d’affichage tête haute, auto-stéréoscopique selon un exemple de réalisation, la figure 3 est une représentation schématique d’une unité de générateur d’images d’un dispositif d’affichage tête haute autostéréoscopique, la figure 4 est une représentation schématique d’un exemple de réalisation d’un dispositif d’affichage tête haute, la figure 5 est une représentation schématique d’un dispositif d’affichage tête haute selon la figure 4, la figure 6 est une représentation schématique d’un dispositif d’affichage tête haute auto-stéréoscopique ayant deux dispositifs de rétro-éclairage correspondant à un exemple de réalisation, la figure 7 est une représentation schématique de l’éclairage d’un réseau de microlentilles selon la figure 6, la figure 8 est une représentation schématique d’un dispositif d’affichage tête haute équipé d’un miroir de renvoi selon un exemple de réalisation, la figure 9 est une représentation schématique d’un dispositif de rétro-éclairage comportant une source lumineuse mobile selon un premier exemple de réalisation, la figure 10 est une représentation schématique d’un dispositif d’affichage tête haute avec un miroir de renvoi selon un exemple de réalisation, la figure 11 est une représentation schématique d’un dispositif d’affichage tête haute, auto-stéréoscopique avec une unité d’affichage divisée en deux selon un exemple de réalisation, en vue de côté, la figure 12 est une vue schématique de dessus du dispositif d’affichage tête haute auto-stéréoscopique de la figure 11, la figure 13 est une vue schématique d’un diaphragme des figures 11 et 12, la figure 14 est une représentation schématique d’un dispositif d’affichage tête haute auto-stéréoscopique correspondant à un exemple de réalisation de l’invention, la figure 15 est une représentation schématique d’un dispositif d’affichage tête haute auto-stéréoscopique correspondant à un exemple de réalisation, la figure 16 est une représentation schématique d’un segment d’un dispositif de rétro-éclairage correspondant à un exemple de réalisation, la figure 17 est une représentation schématique d’un segment d’un dispositif de rétro-éclairage selon la figure 16, la figure 18 montre un ordinogramme d’un procédé selon l’exemple de réalisation et, la figure 19 est un schéma d’un appareil de commande selon un exemple de réalisation.

Description de modes de réalisation

La figure 1 montre schématiquement un exemple de réalisation d’un dispositif d’affichage tête haute 100. Le dispositif d’affichage tête haute 100 est installé dans un véhicule 102.

Le dispositif d’affichage tête haute 100 constitue le plan image d’une unité de générateur d’images 104 appelée en abrégé unité PGU et qui projette une image avec l’optique 106 du dispositif d’affichage tête haute sur un écran virtuel 108 devant le véhicule 102. Le conducteur 102 perçoit l’image agrandie fournie par le générateur d’images 104. Cette image est, par exemple, combinée à la scène de conduite et apparaît, pour le conducteur, à une distance définie devant le pare-brise du véhicule sur un écran virtuel 108. L’élément générateur d’images, à l’intérieur de l’unité de générateur d’images 104 est, par exemple, un module LCD. L’image virtuelle présentée est l’agrandissement de l’image générée par l’unité de générateur d’images 104. L’optique 106 du dispositif d’affichage tête haute agrandit cette image. L’agrandissement nécessaire augmente avec la distance de l’écran virtuel 108, c’est-à-dire que l’image générée par l’unité de générateur d’images 104 sera agrandie d’autant plus fortement que la distance d’affichage de l’image dans le champ de vision du conducteur est grande. L’écran virtuel 108 se trouve, par exemple, à une distance de l’ordre de 15 m.

La figure 2 montre schématiquement le fonctionnement de principe d’un dispositif d’affichage tête haute 100 selon un exemple de réalisation. A la différence de la figure 1, le dispositif d’affichage tête haute 100 est réalisé ici sous la forme d’un système d’affichage tête haute auto-stéréoscopique. Le dispositif d’affichage tête haute 100, permet de générer des images partielles distinctes pour l’œil gauche et pour l’œil droit. On obtient de cette manière un effet de relief (effet 3D). Les deux images partielles sont, par exemple, générées par l’unité de générateur d’images 104. L’optique 106 du dispositif d’affichage tête haute fournit la lumière des images partielles à chaque œil dans une plus petite boîte oculaire.

Les images partielles pour l’œil gauche et l’œil droit sont émises vers une unité d’affichage de l’unité de générateur d’images 104 dans une direction différente et elles sont fournies par l’optique d’affichage tête haute 106 à l’œil respectif dans la boîte oculaire correspondante.

Le dispositif d’affichage tête haute 100 est, par exemple, un système de projection avec des projecteurs DLP ou LCoS. Le dispositif d’affichage tête haute 100 peut également utiliser des projecteurs LCD. L’affichage à cristaux liquides comporte un rétroéclairage.

La figure 3 montre schématiquement une unité de générateur d’images 104 pour un dispositif d’affichage tête haute autostéréoscopique. La figure montre le principe possible d’une unité de générateur d’images fondé sur deux modules LCD 300 constituant les projecteurs. Les deux modules LCD 300 sont installés de façon que les deux images partielles soient émises de la surface de projection dans des directions légèrement différentes pour atteindre chaque boîte oculaire.

Les deux images partielles sont combinées par un diviseur de faisceau 302 et elles ont chaque fois un rétro-éclairage propre sous la forme d’une photodiode 304. Le dispositif de rétro-éclairage étale la lumière. Ainsi, les rayons du module LCD 300 sont émis selon des cônes qui éclairent, par l’intermédiaire de l’optique du dispositif d’affichage tête haute, la boîte oculaire pour l’œil gauche ou pour l’œil droit. Pour générer l’extension nécessaire du faisceau pour former le cône d’émission des modules LCD 300, on a chaque fois directement derrière les modules LCD 300, une surface de dispersion 306 ou un réseau de microlentilles. La figure montre en outre les optiques d’éclairage 308 et deux lentilles de champ 310.

Le cas échéant, on peut avoir une détérioration de la qualité de l’image et de la forme des boîtes oculaires. Les surfaces de dispersion qui rayonnent dans des angles étroits pour générer des boîtes oculaires étroites peuvent, par exemple, produire la granulation de l’image. De plus, la dispersion se fait fréquemment sous la forme d’une courbe de Gauss, la luminosité de la boîte oculaire diminuant au bord de la boîte oculaire. Si l’observateur déplace sont œil dans la boîte oculaire, il perçoit des images de luminosités différentes de sorte que les images risques d’apparaître non homogènes. Les réseaux de microlentilles donnent des effets chromatiques qui peuvent conduire à des pertes de couleur de l’image. De plus, les petites microlentilles réfractent et produisent le chevauchement d’une image partielle dans le mauvais œil. Si le réseau de microlentilles se trouve à proximité du plan image de l’optique du dispositif d’affichage tête haute, cela peut se traduire par un agrandissement de l’optique pour la structure de microlentilles qui est alors perçu comme un réseau de lentilles dans l’image.

La figure 3 montre également un système d’asservissement caractérisé par un trait interrompu et une flèche. Le système d’asservissement permet, par exemple, de tourner toute l’unité de générateur d’images 104 autour d’un axe de rotation au centre de l’unité de générateur d’images 104.

La rotation (pivotement) modifie la direction du rayonnement par rapport à l’optique du dispositif d’affichage tête haute de sorte que les boîtes oculaires des deux yeux bougent avec l’observateur. La zone dans laquelle on peut bouger les boîtes oculaires, à l’intérieur desquelles l’observateur perçoit l’image présentée, constitue la boîte oculaire globale.

En variante, tout le système d’éclairage derrière les modules LCD 300 tourne autour des modules LCD 300.

La figure 4 montre schématiquement un dispositif d’affichage tête haute 100 correspondant à un exemple de réalisation.

Le dispositif d’affichage tête haute 100 selon cet exemple de réalisation a un dispositif de rétro-éclairage 400 pour éclairer par rétro-éclairage l’unité d’affichage 402. Le dispositif de rétro-éclairage 400 a une source lumineuse 404, ici une photodiode pour émettre un faisceau lumineux 406 ainsi qu’un diaphragme 408 avec une ouverture de diaphragme 410 entre la source lumineuse 404 et l’unité d’affichage 402. Le faisceau lumineux 406 est mis en forme de faisceau conique 412 par l’ouverture de diaphragme 410 ; ce faisceau conique arrive avec un certain angle d’incidence sur l’unité d’affichage 402. Selon cet exemple de réalisation, le diaphragme 408 et ainsi son ouverture 410 sont coulissants de sorte que le coulissement du diaphragme 408 permet de modifier l’angle d’incidence du faisceau conique 412.

Pour réaliser des boîtes oculaires mobiles par le diaphragme asservi, on éclaire par rétro-éclairage l’unité d’affichage 402 qui peut faire partie de l’unité de générateur d’images décrite ci-dessus à l’aide des figures 1 à 3, par exemple, avec un système optique à plusieurs étages comme dispositif de rétro-éclairage 400 qui crée des conditions d’émission de rayonnement de l’unité d’affichage 402. De façon avantageuse, on forme les boîtes oculaires en plaçant le diaphragme 408 à un emplacement approprié.

La figure 4 montre le fonctionnement du système proposé ici à l’aide d’un exemple de réalisation. La lumière de la source lumineuse 404 est dirigée par un élément de collimation 414 prévu en option, ici une lentille de collimation en direction d’un élément d’extension 416 prévu en option sous la forme d’un réseau de microlentilles. Le diaphragme 408, commandé se trouve entre l’élément de collimation 414 et l’élément d’extension 416 ; le diaphragme coulisse linéairement dans cet exemple de réalisation. Les microlentilles de l’élément d’extension 416, éclairées par le faisceau conique 412 étalent la lumière du faisceau conique 412. Le faisceau ainsi étalé est combiné par un élément de projection 418, ici une lentille de projection sur l’unité d’affichage 402, par exemple, un module LCD.

Les différents points de l’unité d’affichage 402 sont touchés par les rayons lumineux de toutes les microlentilles éclairées. Un cône lumineux rayonne de chaque point de l’unité d’affichage 402 ; la largeur du cône lumineux dépend de la largeur du diaphragme 408. Les cônes lumineux des différents points d’affichage sont combinés par l’optique 106 du dispositif d’affichage tête haute dans la boîte oculaire 420 d’un œil. En coulissant le diaphragme 408 on éclaire l’unité d’affichage 402 d’une autre direction, ce qui donne le faisceau conique sortant de l’unité d’affichage 402 dans une autre direction. L’optique 106 du dispositif d’affichage tête haute transmet les différents rayons du faisceau conique à la boîte oculaire 420 qui peut coulisser dans la boîte oculaire globale 422.

Le diaphragme 408 définit le faisceau conique 412 avec une certaine largeur pour générer une boîte oculaire étroite 420 par l’optique 106 du dispositif d’affichage. Le mouvement du diaphragme 408 permet de déplacer la zone de conception de la boîte oculaire 420 globale 422.

La figure 5 est le schéma d’un dispositif d’affichage tête haute 100 de la figure 4 avec une boîte oculaire 420 décalée. La figure montre comment est généré le faisceau conique 412 provenant d’un unique point d’affichage 500 de l’unité d’affichage 402 et qui forme la boîte oculaire 420. Le faisceau conique 412 se compose de faisceaux partiels distincts provenant des différentes microlentilles de l’élément d’extension 416.

En coulissant le diaphragme 408, on déplace la boîte oculaire 420 dans la boîte oculaire globale 422. Comme le montre la figure 5, on aura d’autant plus de rayons passant par le point d’affichage 500 que l’ouverture 410 du diaphragme, qui se trouve devant l’élément d’extension 416, est grande ce qui se traduit par un faisceau conique large 412. La largeur du faisceau conique 412 détermine ainsi la largeur de la boîte oculaire 420, c’est-à-dire que la largeur de la boîte oculaire se règle par la largeur de l’ouverture de diaphragme 410.

En bougeant le diaphragme 408 cela permet d’asservir toute la plage de la boîte oculaire globale 422. Comme dans ce type d’asservissement on ne bouge que le diaphragme 408, il n’y a pas lieu de réserver l’encombrement pour le débattement de l’ensemble de l’unité de générateur d’images. La suppression d’un grand moteur réduit également de l’encombrement. Cette conception s’intégre ainsi très simplement dans l’encombrement prédéfini dans un véhicule. L’encombrement réduit évite également des conflits avec la colonne de direction du véhicule. L’unité d’affichage 402 est, par exemple, fixe, ce qui évite que l’unité d’affichage 402 ne sorte du plan image par asservissement et détériore ainsi la qualité de l’image.

Par un tel étage d’homogénéisation de l’éclairage LCD on répond en même temps à différentes conditions. D’une part, par l’ouverture de l’élément d’extension 416, on traite toute la boîte oculaire globale 422. Le diaphragme 408 se traduit par une ouverture effective, moindre utilisée dans l’élément d’extension 416, ce qui adapte la largeur du cône du rayonnement de sorte que l’optique 106 du dispositif d’affichage crée une boîte oculaire étroite. Un autre avantage du dispositif de rétro-éclairage 400 réside dans la régularité de l’éclairage de l’unité d’affichage 402 car les différents canaux éclairés de l’élément d’extension 416 se combinent régulièrement au niveau de l’unité d’affichage 402.

Selon une variante d’exemple de réalisation, le dispositif de rétro-éclairage 400 comporte plusieurs éléments d’extension 416, par exemple, plusieurs réseaux de microlentilles. Avec plusieurs tels éléments d’extension, le système s’adapte à une source lumineuse étendue. Cela permet d’utiliser, par exemple, plusieurs sources lumineuses pour le rétro-éclairage et augmenter la luminosité.

Alors que le système présenté à la figure 5 génère uniquement une boîte oculaire, il est nécessaire, pour réaliser un dispositif d’affichage tête haute auto-stéréoscopique, d’avoir en même temps deux boîtes oculaires qui présentent à l’observateur, chacune une autre image partielle. L’unité d’affichage 402 est, par exemple, réalisée pour commuter séquentiellement dans le temps entre les deux images partielles. Le diaphragme 408 passera comme pour commuter l’unité d’affichage 402, séquentiellement entre différentes positions pour fournir les deux images partielles aux deux boîtes oculaires. Le diaphragme 408 est, par exemple réalisé sous la forme d’un diaphragme électronique comme cela sera détaillé ci-après.

En variante, les deux images partielles peuvent être générées par deux unités d’affichage superposées par un diviseur de faisceaux, chacune ayant son rétro-éclairage propre et son propre diaphragme commandé comme cela sera décrit ci-après à l’aide de la figure 6.

La figure 6 est le schéma d’un dispositif d’affichage tête haute auto-stéréoscopique 100 ayant deux dispositifs de rétro-éclairage 400, 600 selon un exemple de réalisation. A la différence du dispositif d’affichage tête haute décrit ci-dessus à l’aide de la figure 5, le dispositif d’affichage tête haute 100 selon cet exemple de réalisation comporte en plus du dispositif de rétro-éclairage 400, un autre dispositif de rétroéclairage 600 pour éclairer par rétro-éclairage une autre unité d’affichage 602. Cet autre dispositif de rétro-éclairage 600 est analogue au dispositif de rétro-éclairage 400 avec une autre source lumineuse, un autre diaphragme à ouverture de diaphragme mobile pour générer un autre faisceau conique 604 ayant une certaine largeur ainsi qu’un autre élément d’extension 605 en option pour étaler le faisceau lumineux émis par une autre source lumineuse. L’unité d’affichage 402 utilise le faisceau conique 412 pour générer une première demi-image stéréoscopique. De façon correspondante, l’autre unité d’affichage 602 utilise l’autre faisceau conique 604 pour générer une seconde demi-image stéréoscopique. A titre d’exemple, la figure 6 montre la simulation d’un système d’affichage tête haute auto-stéréoscopique avec une unité de générateur d’images de type LCD et asservissement du diaphragme intégré dans le dispositif de rétro-éclairage. La figure montre le système simulé partant chaque fois de réseaux de microlentilles comme éléments d’extension 416, 605 de l’étage d’homogénéisation du rétroéclairage des deux unités d’affichage 402, 602. Une lentille de projection 418 et une optique de rétro-éclairage 606 avec déviation, assurent l’éclairage régulier des deux unités d’affichage 402, 602. Un diviseur de faisceau 608 superpose deux chemins analogues ; chaque chemin est associé à une unité d’affichage qui lui est propre. Chaque chemin fournit une demi-image. Le chemin associé à l’autre unité d’affichage 602 s’adapte au volume d’installation disponible dans le véhicule avec un miroir de déviation 610 prévu en option. Chaque diaphragme devant les éléments d’extension 416, 605 permet de régler la boîte oculaire de chaque demi-image comme cela sera décrit ci-après à l’aide de la figure 7.

Les images partielles sont dirigées dans les boîtes oculaires, par exemple, par l’optique 106 du dispositif d’affichage tête haute et par un combineur 612. Les paramètres possibles du système du dispositif d’affichage tête haute 100 seront donnés ci-après, à titre d’exemple. La première colonne donne des paramètres, la seconde colonne les valeurs associées aux paramètres et la troisième colonne, la description des paramètres.

Combineur oui asphérique VID 5m distance de l’écran virtuel FOD 10° x 4° champ de vision EB 140 mm x 60 mm taille de la boîte oculaire

MLA 32 mm x 12 mm dimension MLA

La figure 7 montre schématiquement l’éclairage des éléments d’extension 416, 605 de la figure 6. Dans la représentation on a superposé les rayons des deux éléments d’extension 416, 605 dans des chemins différents, dans un diagramme. Les deux éléments d’extension sont de mêmes dimensions. L’éclairage complet d’un élément d’extension ferait que l’image partielle rendrait flou l’ensemble de la boîte oculaire globale. Pour toutefois n’éclairer qu’une petite boîte oculaire pour un œil on utilise seulement une faible partie de l’élément d’extension.

Les points d’impact des rayons lumineux donnent ainsi la partie utile des éléments d’extension 416, 605 pour des positions déterminées des boîtes oculaires pour lesquelles un observateur se trouve par exemple à une distance oculaire de 65 mm au milieu de la boîte oculaire globale. Les écrans des éléments d’extension permettent de former la dimension de la zone éclairée telle que représentée, c’est-à-dire la boîte oculaire à chaque endroit de l’œil de l’observateur. En déplaçant les diaphragmes on déplace également la boîte oculaire respective de la façon correspondante. Pour déplacer les boîtes oculaires éclairées dans toute la boîte oculaire globale qui a, par exemple, une largeur de 140 mm on coulisse les diaphragmes sur la largeur d’un élément d’extension par exemple de 32 mm. Cela signifie que les diaphragmes sont placés précisément à 0,23 mm devant l’élément d’extension correspondant pour arriver à un positionnement de la boîte oculaire avec une précision de 1 mm. Dans ces conditions les exigences relatives à la tolérance des diaphragmes comme unités de réglage asservies, par exemple, à l’aide d’un moteur, seront d’autant plus réduites.

La figure 7 montre les résultats de la plage utilisée par les éléments d’extension du système de la figure 6. Les éléments d’extension ont, par exemple, une largeur de 32 mm et une hauteur de 12 mm. L’élément d’extension d’un chemin est conçu pour desservir la boîte oculaire globale. Les différentes boîtes oculaires pour chaque œil sont plus petites et bougent dans la boîte oculaire globale avec le mouvement de l’œil de l’observateur. On a représenté les zones respectivement utilisées des éléments d’extension pour un observateur se trouvant au milieu de la boîte oculaire globale. Pour un éclairage complet de l’élément d’extension, les points d’impact présentés ici des rayons utilisés représentent la zone dans laquelle les diaphragmes doivent être ouverts pour chaque image partielle respective. Avec le mouvement de l’observateur, les diaphragmes se déplacent de façon correspondante vers la gauche ou la droite.

Le système présenté ici offre avec son rétro-éclairage, la lumière pour éclairer toute la boîte oculaire globale dans laquelle un œil peut se déplacer. Les diaphragmes coupent les rayons lumineux qui sont inutiles pour l’image partielle respective.

La proposition auto-stéréoscopique présentée ici souligne la possibilité d’autres perfectionnements. C’est ainsi qu’un œil de l’observateur ne se déplace, en principe, pas sur toute la plage de la boîte oculaire globale. Dès qu’un œil sort de la zone de conception il n’est plus nécessaire d’asservir l’autre œil, ce qui réduit pour un œil, la zone qu’il effectivement asservir. Dans le cas d’une largeur de boîte oculaire globale qui est par exemple de 140 mm et un écart oculaire qui est en moyenne de 65 mm, la zone à asservir pour un œil est ainsi de 75 mm. Si la lumière offerte dans cette zone est limitée, cela augmente la quantité de lumière dans la petite boîte oculaire et ainsi l’efficacité qui est pratiquement doublée.

En asservissant en plus le rayonnement du rétroéclairage LED on augmente encore plus l’efficacité comme cela sera détaillé ci-après à l’aide de la figure 8.

Selon un exemple de réalisation, les diaphragmes ne sont pas des éléments mécaniques, mais des diaphragmes électroniques, par exemple sous la forme de cellules LCD. Ainsi, les diaphragmes sont réalisés de façon à commuter sur le noir pour couper un pixel. L’utilisation d’une cellule LCD comme diaphragme fait perdre de la lumière car la cellule LCD ne polarise pas la lumière et sa transmission est finie (c’est-à-dire limitée). Si toutefois on adapte la polarisation de la lumière transmise à celle de l’unité d’affichage éclairée qui est, par exemple, un module LCD générateur d’images, cela permet de réduire la perte générée par la polarisation. A titre d’exemple, on peut réaliser un tel diaphragme électronique pour commuter aussi rapidement que l’unité d’affichage répond entre deux images partielles stéréoscopiques, de façon séquentielle (séquentielle dans le temps). On peut, par exemple, réaliser l’unité d’affichage pour commuter à une fréquence de 120 Hz entre les deux images partielles si bien que chaque image partielle sera reçue par l’observateur à une fréquence de 60 Hz qui est perçue d’une manière agréable.

La figure 8 est un schéma d’un dispositif de rétroéclairage 400 comportant une source lumineuse mobile 404, selon un exemple de réalisation. Le dispositif de rétro-éclairage 400 est par exemple un dispositif de rétro-éclairage comme celui décrit ci-dessus à l’aide des figures 4-7. La source lumineuse 404 est une photodiode commandée pour augmenter l’efficacité du système.

Du fait du diaphragme 408, on n’utilise qu’une partie déterminée de l’ouverture de l’élément d’extension 416. La source lumineuse 404 est conçue pour n’éclairer que l’ouverture de diaphragme 410 et qu’elle soit elle-même asservie. La source lumineuse 404 éclaire dans une certaine plage angulaire qui, après la collimation par l’élément de collimation 414, éclaire l’ouverture de diaphragme 410. Pour arriver à un tel rayonnement étroit, on peut réaliser la source lumineuse 404, par exemple, avec un réflecteur ou une lentille rapportée.

Lorsque l’ouverture de diaphragme 410 bouge, on tourne ou on déplace, par exemple, de façon correspondante la source lumineuse 404 pour asservir l’éclairage de l’ouverture de diaphragme 410. L4asservissement de la source lumineuse 404 peut se faire, en variante, à l’aide d’un petit miroir de renvoi ou autre élément optique approprié. Pour bouger la source lumineuse 404 et synchroniser avec le mouvement de l’ouverture de diaphragme 410, on peut coupler mécaniquement la source lumineuse 404 au diaphragme 408, ce qui supprime tout actionneur supplémentaire qui serait nécessaire pour l’asservissement. A titre d’exemple, la source lumineuse 404 rayonne un faisceau lumineux 406 dans un cône étroit qui éclaire complètement l’ouverture de diaphragme 410 en amont de l’élément d’extension 416. Lorsque le diaphragme se déplace par rapport à l’élément d’extension 416, on tourne la source lumineuse 404, pour asservir la boîte oculaire du système global. La source lumineuse 404 continue d’éclairer complètement l’ouverture du diaphragme 410 Le faisceau lumineux ainsi regroupé à travers l’ouverture du diaphragme 410 augmente l’efficacité du système.

La figure 9 est le schéma d’un dispositif d’affichage tête haute 100 comportant un miroir de renvoi 900 selon un exemple de réalisation. Le dispositif d’affichage tête haute 100 correspond pour l’essentiel au dispositif d’affichage décrit ci-dessus à l’aide de la figure 5 à la différence toutefois, que le dispositif d’affichage tête haute 100 est réalisé pour former le cône de rayonnement 412 avec le miroir de renvoi 900 à la place du diaphragme.

La mise en forme appropriée de la source lumineuse 404 permet de supprimer le diaphragme, ce qui réduit d’autant les moyens mécaniques d’asservissement. La figure 9 montre à titre d’exemple un système comportant un miroir pivotant comme miroir de renvoi 900 situé directement après la source lumineuse 404. Le miroir de renvoi 900 permet d’éclairer différentes parties de l’élément d’extension 416 pour déplacer la boîte oculaire 420. Le miroir de renvoi 900 réfléchit le faisceau lumineux 406 sous la forme d’un étroit cône réfléchi sur l’élément d’extension 416.

La figure 10 est une représentation schématique d’un dispositif d’affichage tête haute 100 comportant un miroir de renvoi 900 selon un exemple de réalisation. A la différence de la figure 9, le miroir de renvoi 900 est ici un miroir pivotant installé dans le chemin du faisceau entre l’élément de projection 418 et l’unité d’affichage 402. Selon cet exemple de réalisation, le miroir de renvoi 900 dévie le rayonnement conique émis par l’élément d’extension 416 dans une première direction, vers une seconde direction différente de la première direction, avec, par exemple, une différence de 90°, sur l’unité d’affichage 402. Le miroir de renvoi 900 dirige l’ensemble du faisceau conique incident selon différents angles sur l’unité d’affichage 402. Le rayonnement sortant de l’unité d’affichage 402 est ainsi incliné de façon appropriée ce qui se traduit par le coulissement de la boîte oculaire 420 de la boîte globale 422.

Selon un exemple de réalisation, l’unité d’extension 416 et les lentilles correspondantes génèrent une étroite boîte oculaire 420. L’unité d’affichage 402 est éclairée par un faisceau conique qui dépasse des côtés de l’unité d’affichage 402. Cela permet d’éclairer complètement l’unité d’affichage 402 même lorsque le miroir de renvoi 900 est pivoté. Le pivotement du miroir de renvoi 900 dévie également la direction d’émission des rayons lumineux de l’unité d’affichage 402 de façon à déplacer de manière correspondante la boîte oculaire 420.

La figure 11 met le schéma d’un dispositif d’affichage tête haute auto-stéréoscopique 100 ayant une unité d’affichage 402 en deux parties selon un exemple de réalisation représentée en vue de côté. A la différence du dispositif d’affichage tête haute décrit ci-dessus à l’aide des figures 1 à 10, le dispositif d’affichage tête haute 100 de la figure 11 a une unité d’affichage 402 divisée en un premier segment partiel 1100 générant une première semi-image stéréoscopique et un second segment partiel 1102 générant une seconde semi-image stéréoscopique. Le diaphragme 408 comporte en plus de l’ouverture 410 une ouverture supplémentaire 1104 pour former un faisceau conique 1106 supplémentaire avec le faisceau lumineux 406 ; ce faisceau conique supplémentaire éclaire par rétro-éclairage le second segment partiel 1102. Le faisceau conique 412 généré par l’ouverture de diaphragme 410 éclaire par rétro-éclairage le premier segment partiel 1100.

Le dispositif d’affichage tête haute auto-stéréoscopique 100 de la figure 11 avec la division de l’affichage comporte, selon un exemple de réalisation, le diviseur de faisceau 608. Le diviseur de faisceau 608 superpose virtuellement les deux segments partiels 1100, 1102 pour réfléchir la première demi-image dans le chemin du rayon vert le premier œil de l’observateur et laisser passer la seconde demi-image dans le chemin du rayon vert, le second œil de l’observateur. Selon cet exemple de réalisation, le diviseur de faisceau 608 est pratiquement perpendiculaire à l’unité d’affichage 402 entre les deux segments partiels 1100, 1102. Les deux segments partiels 1100, 1102 sont superposés dans la vue de côté de la figure 11.

Les deux ouvertures de diaphragme 410, 1104 sont, par exemple, réalisées sous la forme de pentes ouvertes dans le diaphragme et qui sont décalées l’une par rapport à l’autre.

La figure 12 est une représentation schématique du dispositif d’affichage tête haute auto-stéréoscopique 100 de la figure 11 montré en vue de dessus. Les deux segments partiels de l’unité d’affichage 402 sont ici éclairés selon un angle différent par les deux ouvertures de diaphragme 410, 1104 décalées l’une de l’autre, ce qui génère les boîtes oculaires à des emplacements différents.

Les ouvertures de diaphragme 410, 1104 génèrent une boîte oculaire pour les positions différentes des yeux ; l’ouverture de diaphragme 410 génère la boîte oculaire 420 et l’ouverture de diaphragme supplémentaire 1104 génère la boîte oculaire supplémentaire 1200 dans la boîte oculaire globale 422. Ainsi chaque œil reçoit l’image partielle générée par le segment partiel respectif de l’unité d’affichage 402. Par la distribution en volume de l’unité d’affichage 402 en deux segments partiels, il n’est plus nécessaire de commuter rapidement l’unité d’affichage 402 entre deux générateurs d’images partielles. Cela permet d’utiliser l’unité d’affichage 402 réalisée notamment sous la forme d’un module LCD, même pour les températures basses.

La figure 13 est une représentation schématique d’un diaphragme 408 selon les figures 11 et 12. On remarque les deux ouvertures de diaphragme 410, 1104 réalisées sous la forme de fentes rectangulaires. Les ouvertures de diaphragme 410, 1104 sont décalées l’une par rapport à l’autre à la fois dans la direction x et dans la direction y. Les directions x et y sont mises en évidence à la figure 13 par les axes de coordonnées x et y dans le plan du diaphragme 408.

En variante au diaphragme 408 présenté à la figure 13, avec une distance fixe entre les ouvertures de diaphragme 410, 1104 on peut également utiliser, par exemple, deux diaphragmes découplés mécaniquement et ayant chacun une ouverture de diaphragme que l’on peut déplacer indépendamment l’une de l’autre. En variante, le diaphragme 408 est réalisé pour qu’à l’aide d’un actionneur supplémentaire il règle l’écart entre les ouvertures de diaphragme. On peut également envisager un diaphragme avec une largeur de fente variable. L’utilisation de tels diaphragmes permet de régler le système en fonction de l’écart oculaire de l’observateur car par les écarts différents entre les fentes on obtient des boîtes oculaires écartées différemment. La largeur variable des fentes des diaphragmes permet de régler la largeur des boîtes oculaires. Pour des mouvements de l’observateur vers l’avant ou vers l’arrière on peut ainsi adapter la largeur respective des boîtes oculaires et éviter le chevauchement d’une image partielle pour éviter le dépassement d’une image partielle vers le mauvais œil.

La figure 14 est une représentation schématique d’un dispositif d’affichage tête haute auto-stéréoscopique 100 selon un exemple de réalisation. Dans cet exemple, l’unité d’affichage 402 est réalisée sous la forme d’un affichage en technique MEMS.

Un tel dispositif d’affichage MEMS a l’avantage d’une commutation rapide même aux basses températures, ce qui convient notamment pour les applications aux véhicules automobiles. L’unité d’affichage 402 fonctionne ici avec des obturateurs micromécaniques qui commutent séquentiellement (séquentiellement dans le temps) et sont éclairés en synchronisme dans le temps par la source lumineuse 404 et une source lumineuse supplémentaire 1400. L’unité d’affichage 402 construit le contenu de l’image, pixel par pixel à l’aide d’obturateurs micromécaniques pour chaque pixel. Un rayon lumineux émis par la source lumineuse supplémentaire 1400 sera regroupé, par exemple, à l’aide d’un élément de collimation supplémentaire 1402 tel qu’une lentille de collimation.

La structure du système présenté à la figure 14 se compare à la structure du système présenté à la figure 5. Comme l’unité d’affichage 402 commute séquentiellement entre les deux images partielles, on peut générer les deux boîtes oculaires 402, 1200 avec la même unité d’affichage. Les boîtes oculaires 420, 1200 peuvent être asservies par le coulissement du diaphragme 408. Les sources lumineuses 404, 1400 éclairent ainsi une zone qui dépasse des ouvertures de diaphragme 410, 1104 proprement dites. Le diaphragme 408 est mobile dans cette zone sans nécessiter l’asservissement des sources lumineuses 404, 1400.

Pour l’unité d’affichage 402, on éclaire séquentiellement les deux ouvertures de diaphragme 410, 1104 et chacune fournit la première ou la seconde demi-image encore appelée image partielle. Ainsi, les boîtes oculaires 420, 1200 sont construites séquentiellement pour l’œil gauche et l’œil droit. L’asservissement se fait par coulissement du diaphragme 408.

La figure 15 montre schématiquement un exemple de réalisation d’un dispositif d’affichage tête haute auto-stéréoscopique 100. A la différence de la figure 14, dans la figure 15, les deux sources lumineuses 404, 1400 sont mobiles.

La figure 15 montre une variante du système dans laquelle les sources lumineuses 404, 1400 n’éclairent que la zone de l’ouverture de diaphragme qui leur est associée. Ainsi, il est nécessaire d’asservir les deux sources lumineuses selon le mouvement du diaphragme 408. Cet asservissement se fait, par exemple, par une rotation correspondante des deux sources lumineuses. En variante, le dispositif d’affichage tête haute 100 comporte un miroir de renvoi analogue au miroir de renvoi décrit aux figures 9 et 10 pour asservir les rayons lumineux émis par les deux sources lumineuses. On peut également envisager d’utiliser une lentille de renvoi à proximité des sources lumineuses 404, 1400 comme cela sera décrit ci-après à l’aide de la figure 16.

Selon la figure 15, l’asservissement se fait par coulissement du diaphragme 408 et rotation des unités d’éclairage constitué par les sources lumineuses 404, 1400. Comme les sources lumineuses 404, 1400 éclairent la zone des ouvertures de diaphragme 410, 1104, on aura une efficacité plus grande par rapport au système de la figure 14.

La figure 16 est une représentation schématique d’un segment d’un dispositif de rétro-éclairage 400 selon un exemple de réalisation. Ce dispositif de rétro-éclairage est, par exemple, un dispositif de rétro-éclairage décrit ci-dessus à l’aide des figures 4-15. Le dispositif de rétro-éclairage 400 comporte une lentille de déviation 1600 installée dans le chemin du faisceau lumineux 406 émis par la source lumineuse 404 pour dévier le faisceau lumineux 406 ; il s’agit ici d’une lentille cylindrique. Selon cet exemple de réalisation, la lentille de déviation 1600 est installée entre la source lumineuse 404 et l’élément de collimation 414.

Le faisceau lumineux 406 traverse la lentille de renvoi 1600 qui dirige le faisceau lumineux 406 dans différentes directions sur l’élément de collimation 414 en fonction de sa position. Par le coulissement de la lentille de déviation 1600 on dévie le faisceau conique de la source lumineuse 404 pour qu’il arrive sur l’élément de collimation 414 en étant décalé de manière correspondante. En variante, la lentille de déviation 1600 est une lentille liquide à courbure variable. La lentille de déviation 1600 peut s’utiliser, par exemple, dans le dispositif d’affichage tête haute décrit ci-dessus à l’aide des figures 8 et 15.

La figure 17 montre le dispositif de rétro-éclairage 400 de la figure 16. Les figures 16 et 17 montrent la déviation du faisceau lumineux 406 pour deux positions différentes de la lentille de déviation 1600.

La figure 18 est un ordinogramme d’un procédé 1800 pour éclairer une unité d’affichage d’un dispositif d’affichage tête haute correspondant à un exemple de réalisation. Le procédé 1800 peut s’appliquer, par exemple, en liaison avec le dispositif d’affichage tête haute décrit ci-dessus à l’aide des figures 1-17. Ainsi, dans l’étape 1810 on active la source lumineuse pour émettre un faisceau lumineux. Dans une autre étape 1820, en fonction de l’activation de la source lumineuse, on fournit un signal de commande pour déplacer le diaphragme, c’est-à-dire l’ouverture de diaphragme.

Selon un exemple de réalisation donné en option, dans l’étape 1830 on enregistre le signal de capteur qui représente la position des yeux de l’observateur du dispositif d’affichage tête haute, position qui a été détectée par un capteur. De façon correspondante, dans l’étape 1820 on fournit le signal de commande en utilisant ce signal de capteur pour modifier l’angle d’incidence du faisceau conique formé par l’ouverture de diaphragme en fonction de la position des yeux.

Les étapes 1810, 1820, 1830 peuvent être exécutées en continu.

La figure 19 est une représentation schématique d’un appareil de commande 1900 correspondant à un exemple de réalisation. L’appareil de commande 1900 est, par exemple, utilisé en liaison avec la commande d’un dispositif d’affichage tête haute décrit précédemment à l’aide des figures 1-18. Pour cela, l’appareil de commande 1900 comporte une unité d’activation 1910 pour générer un signal d’activation 1915 pour activer la source lumineuse et envoyer ce signal à la source lumineuse et à une unité de fourniture 1920. L’unité de fourniture 1920 utilise le signal d’activation 1915 pour générer un signal de commande 1925 servant à commander le diaphragme ou l’ouverture de diaphragme. Le signal de commande 1925 sert, par exemple, à commander l’actionneur qui déplace le diaphragme ou les points images d’un diaphragme électronique.

NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 100 Dispositif d’affichage tête haute 102 Véhicule 104 Unité de générateur d’images 106 Optique du dispositif d’affichage tête haute 108 Ecran

300 Module LCD 302 Diviseur de faisceau 304 Photodiode 306 Surface de dispersion 308 Optique d’éclairage 310 Lentille de champ 400 Dispositif de rétro-éclairage 402 Unité d’affichage 404 Source lumineuse 406 Faisceau lumineux 408 Diaphragme 410 Ouverture de diaphragme 412 Faisceau conique 414 Elément de collimation 416 Elément d’extension 418 Elément de projection 420 Boîte oculaire 422 Boîte oculaire globale 500 Point d’affichage 600 Dispositif de rétro-éclairage 602 Unité d’affichage 604 Faisceau conique 605 Elément d’extension 608 Diviseur de faisceau 610 Miroir de renvoi 612 Combineur 900 Miroir de renvoi 1100 Premier segment partiel 1102 Second segment partiel 1104 Ouverture de diaphragme 1106 Faisceau conique supplémentaire 1200 Boîte oculaire supplémentaire 1400 Source lumineuse supplémentaire 1402 Elément de collimation supplémentaire 1600 Lentille de déviation 1800 Procédé d’éclairage d’une unité d’affichage d’un dispositif d’affichage tête haute 1810,1820 1830 Etapes du procédé 1900 Appareil de commande 1910 Unité d’activation 1915 Signal d’activation 1920 Unité de fourniture 1925 Signal de commande

Claims (15)

1. REVENDICATIONS Γ) Dispositif de rétro-éclairage (400) pour éclairer en rétro-éclairage une unité d’affichage (402) d’un dispositif d’affichage tête haute (100), dispositif de rétro-éclairage (400) caractérisé en ce qu’ il comporte au moins une source lumineuse (404) pour émettre un faisceau lumineux (406) et, au moins un diaphragme (408) entre la source lumineuse (404) et l’unité d’affichage (402), avec au moins une ouverture de diaphragme (410) pour générer un faisceau conique (412) ayant une certaine largeur en utilisant le faisceau lumineux (406), le diaphragme (408) et/ou l’ouverture de diaphragme (410) étant mobiles dans au moins une direction pour modifier l’angle d’incidence du faisceau conique (412) sur l’unité d’affichage (402).
2. 2°) Dispositif de rétro-éclairage (400) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’ il comporte au moins un élément de collimation (414) entre la source lumineuse (404) et le diaphragme (408) pour regrouper le faisceau lumineux (406) et/ou au moins un élément d’extension (416) entre le diaphragment (408) et l’unité d’affichage (402) pour élargir le faisceau conique (412) et/ou au moins un élément de projection (418) entre l’élément d’extension (416) et l’unité d’affichage (402) pour projeter le faisceau conique (412) élargi par l’élément d’extension (416) sur l’unité d’affichage (402).
3. 3°) Dispositif de rétro-éclairage (400) selon l’une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la source lumineuse (404) asservi le faisceau lumineux (406) au mouvement du diaphragme (408) et/ou de l’ouverture de diaphragme (410).
4. 4°) Dispositif de rétro-éclairage (400) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’ il comporte au moins un actionneur pour déplacer le diaphragme (408) et/ou la source lumineuse (404).
5. 5°) Dispositif de rétro-éclairage (400) selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le diaphragme (408) modifie la dimension et/ou la forme de l’ouverture de diaphragme (410).
6. 6°) Dispositif de rétro-éclairage (400) selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le diaphragme (408) a au moins une ouverture de diaphragme (1104) supplémentaire pour générer un faisceau conique supplémentaire (1106) ayant une largeur prédéfinie en utilisant le faisceau lumineux (406), l’ouverture de diaphragme (1104), supplémentaire étant mobile dans au moins une direction pour modifier l’angle d’incidence du faisceau conique supplémentaire (1106) sur l’unité d’affichage (402).
7. 7°) Dispositif de rétro-éclairage (400) selon la revendication 6, caractérisé en ce que l’ouverture de diaphragme (410) et l’ouverture de diaphragme supplémentaire (1104) sont décalées l’une par rapport à l’autre dans la direction x et/ou dans la direction y.
8. 8°) Dispositif de rétro-éclairage (400) selon l’une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le diaphragme (408) modifie la distance entre l’ouverture de diaphragme (410) et l’ouverture de diaphragme supplémentaire (1104).
9. 9°) Dispositif d’affichage tête haute (100), caractérisé en ce qu’ il comporte une unité d’affichage (402) et, un dispositif de rétro-éclairage (400) selon l’une des revendications 1 à 8.
10. 10°) Dispositif d’affichage tête haute (100) selon la revendication 9, caractérisé en ce que l’unité d’affichage (402) a un premier segment partiel (1100) pour générer une première demi-image stéréoscopique et un second segment partiel (1102) pour générer une seconde semi-image stéréoscopique, le dispositif de rétro-éclairage (400) éclairant par rétro-éclairage le premier segment partiel (1100) avec le faisceau conique (412) et le second segment partiel (1102) avec un faisceau conique supplémentaire (1106).
11. 11°) Dispositif d’affichage tête haute (100) selon la revendication 9, caractérisé en ce que l’unité d’affichage (402) génère une première demi-image stéréoscopique, le dispositif d’affichage tête haute (100) ayant une autre unité d’affichage (602) pour générer une seconde semi-image stéréoscopique et un autre dispositif de rétro-éclairage (600) pour éclairer par rétro-éclairage l’autre unité d’affichage (602), l’autre dispositif de rétro-éclairage ayant au moins une autre source lumineuse pour émettre un autre faisceau lumineux et au moins un autre diaphragme entre l’autre source lumineuse et l’autre unité d’affichage (602) avec au moins une autre ouverture de diaphragme pour générer un autre faisceau conique (604) ayant une largeur prédéfinie en utilisant l’autre faisceau lumineux, l’autre diaphragme et/ou l’autre ouverture de diaphragme étant mobiles dans au moins une direction pour modifier l’angle d’incidence de l’autre faisceau conique (604) sur l’autre unité d’affichage (602).
12. 12°) Dispositif d’affichage tête haute (100) selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce qu’il comporte un diviseur de faisceaux (608) pour réfléchir la première demi-image stéréoscopique dans le chemin du faisceau vers le premier œil de l’observateur du dispositif d’affichage tête haute (100) et/ou la seconde semi-image stéréoscopique dans le chemin du faisceau vers le second œil de l’observateur.
13. 13°) Procédé (1800) pour rétro-éclairer une unité d’affichage (402) d’un dispositif d’affichage tête haute (100) selon l’une des revendications 9 à 12, caractérisé par les étapes suivantes consistant à : activer (1810) la source lumineuse (404) pour émettre le faisceau lumineux (406), et utiliser (1820) un signal de commande (1925) correspondant à l’activation de la source lumineuse (404) pour déplacer le diaphragme (408) et/ou l’ouverture de diaphragme (410).
14. 14°) Procédé (1800) selon la revendication 13, caractérisé en ce qu’il comporte une étape consistant à : enregistrer (1830) un signal de capteur qui représente au moins une position oculaire de l’observateur du dispositif d’affichage tête haute (100), saisie par un capteur, appliquer l’étape de fourniture (1820) du signal de commande (1925) en utilisant le signal de capteur pour modifier l’angle d’incidence du faisceau conique (412) en fonction de la position oculaire.
15. 15°) Appareil de commande (1900) comportant des unités (1910, 1920) pour effectuer et/ou commander les étapes du procédé (1800) selon la revendication 13 ou 14.